Newton (unidad)

Newton
Estándar Unidades derivadas del Sistema Internacional
Magnitud Fuerza
Símbolo N
Nombrada en honor de Isaac Newton
Equivalencias
Unidades básicas del Sistema Internacional 1 N = 1 kg.m/s²
Sistema Técnico de Unidades 1 N = 1/9,80665
Sistema Cegesimal de Unidades 1 N = 105 dyn
Unidades de Planck 1 N = 1,21027×1044 N
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En física, el newton (símbolo: N) es la unidad de fuerza del Sistema Internacional de Unidades (SI). Recibe su nombre en honor de Isaac Newton por sus aportaciones a la mecánica clásica, en particular por la segunda ley del movimiento, que relaciona la fuerza con la masa y la aceleración.

Un newton es la fuerza que, aplicada a un cuerpo de un kilogramo de masa, le comunica una aceleración de un metro por segundo al cuadrado (1 m/s²).

Definición

El newton es una unidad derivada del SI con nombre propio, que se expresa en función de las unidades básicas del sistema como:

Su ecuación de dimensiones es MLT−2. La definición procede de la segunda ley de Newton, según la cual la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo es igual a la variación por unidad de tiempo de su cantidad de movimiento. En el caso habitual de un cuerpo de masa constante, la ley se reduce a la expresión:

donde es la masa del cuerpo y la aceleración que adquiere. La fuerza es, por tanto, una magnitud vectorial, con módulo, dirección y sentido, y constituye la base del estudio de la dinámica.

De forma equivalente, un newton es la fuerza que, aplicada durante un segundo sobre un cuerpo de un kilogramo de masa, modifica su velocidad en un metro por segundo en la dirección de la fuerza. Es decir, le comunica un impulso de 1 N·s, igual a la variación de su cantidad de movimiento.

A partir del newton se definen otras unidades derivadas del SI. El julio (J), unidad de energía y trabajo, equivale al trabajo realizado por una fuerza de un newton cuyo punto de aplicación se desplaza un metro en su dirección (1 J = 1 N·m). El pascal (Pa), unidad de presión, equivale a una fuerza de un newton distribuida uniformemente sobre una superficie de un metro cuadrado (1 Pa = 1 N/m²). Desde la revisión del SI de 2019, todas las unidades del sistema se definen a partir de valores fijos de constantes físicas fundamentales, como la constante de Planck, de modo que el newton queda determinado por ellas a través del kilogramo, el metro y el segundo.

Historia

La relación entre fuerza y aceleración en la que se basa la unidad fue formulada por Isaac Newton como segunda de las tres leyes del movimiento expuestas en sus Philosophiæ naturalis principia mathematica (1687).

Antes de la adopción del newton coexistían diversas unidades de fuerza: la dina del sistema cegesimal (1 dyn = 10−5 N), el kilogramo-fuerza o kilopondio de los sistemas técnicos y la libra-fuerza de los sistemas anglosajones. En 1946, el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) definió en su resolución 2 la unidad de fuerza del sistema MKS como la fuerza que comunica a una masa de un kilogramo una aceleración de un metro por segundo al cuadrado. La IX Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM), celebrada en 1948, adoptó para esta unidad el nombre de «newton». El newton se integró en 1960 en el Sistema Internacional de Unidades, establecido por la XI CGPM.

De acuerdo con las normas del SI, el nombre de la unidad se escribe con minúscula inicial («newton»), mientras que su símbolo, por derivar de un nombre propio, se escribe con mayúscula (N).

Ejemplos

Múltiplos del Sistema Internacional

En la tabla siguiente se relacionan los múltiplos y submúltiplos del newton en el Sistema Internacional de Unidades.

Múltiplos del Sistema Internacional para newton (N)
Submúltiplos Múltiplos
Valor Símbolo Nombre Valor Símbolo Nombre
10−1 N dN decinewton 101 N daN decanewton
10−2 N cN centinewton 102 N hN hectonewton
10−3 N mN milinewton 103 N kN kilonewton
10−6 N µN micronewton 106 N MN meganewton
10−9 N nN nanonewton 109 N GN giganewton
10−12 N pN piconewton 1012 N TN teranewton
10−15 N fN femtonewton 1015 N PN petanewton
10−18 N aN attonewton 1018 N EN exanewton
10−21 N zN zeptonewton 1021 N ZN zettanewton
10−24 N yN yoctonewton 1024 N YN yottanewton
10−27 N rN rontonewton 1027 N RN ronnanewton
10−30 N qN quectonewton 1030 N QN quettanewton
Los prefijos de uso más común aparecen en negrita.
Esta unidad del Sistema Internacional es nombrada así en honor a Isaac Newton. En las unidades del SI cuyo nombre proviene del nombre propio de una persona, la primera letra del símbolo se escribe con mayúscula (N), en tanto que su nombre siempre empieza con una letra minúscula (newton), salvo en el caso de que inicie una frase o un título.
Basado en The International System of Units, sección 5.2.

El kilonewton y sus usos

Mosquetón de escalada en roca. Las cifras grabadas indican su resistencia mínima a la rotura: 26 kN cuando se carga a lo largo de su eje mayor con el gatillo cerrado, 8 kN cuando se carga transversalmente y 10 kN cuando se carga a lo largo de su eje mayor con el gatillo abierto.

En la técnica y la ingeniería es frecuente expresar las fuerzas en kilonewtons (kN), donde 1 kN = 1000 N, e incluso en meganewtons (MN) en el caso de fuerzas muy grandes, como el empuje de los grandes motores cohete.

Un kilonewton equivale a 101,971 62 kilogramos-fuerza (kgf), es decir, al peso de una masa de unos 102 kg sometida a la gravedad estándar; en la práctica, multiplicar el valor en kilonewtons por 100 proporciona una buena aproximación de la masa equivalente en kilogramos.

1 kN ≈ 102 kg × 9,81 m/s²

Así, una plataforma con una capacidad de carga nominal de 321 kN puede soportar con seguridad una masa de unos 32 700 kg (unos 32 100 kg según la aproximación anterior). Como referencia, el esfuerzo de tracción de una locomotora de vapor de la clase Y y el empuje de un motor de reacción F100 son del orden de 130 kN.[cita requerida]

El kilonewton se emplea con frecuencia para expresar la capacidad de carga de ganchos, anclajes y otros elementos de fijación utilizados en la construcción. También aparece en las especificaciones del material de alpinismo y escalada, como mosquetones, cintas y cuerdas, en las que el valor en kilonewtons indica la resistencia mínima a la rotura del elemento.

En general, los valores en kilonewtons son habituales en las especificaciones técnicas y de seguridad de:

Empuje

Las especificaciones de los motores de reacción expresan su empuje en kilonewtons, como medida de las prestaciones propulsoras de la planta motriz de una aeronave.

Factores de conversión

En la tabla siguiente se recogen las equivalencias entre el newton y otras unidades de fuerza.

Unidades de fuerza
newton dina kilogramo-fuerza (kilopondio) libra-fuerza poundal
1 N ≡ 1 kg·m·s−2 = 105 dyn ≈ 0,101 97 kp ≈ 0,224 81 lbf ≈ 7,2330 pdl
1 dyn = 10−5 N ≡ 1 g·cm·s−2 ≈ 1,0197 × 10−6 kp ≈ 2,2481 × 10−6 lbf ≈ 7,2330 × 10−5 pdl
1 kp = 9,806 65 N = 980 665 dyn ≡ gn × 1 kg ≈ 2,2046 lbf ≈ 70,932 pdl
1 lbf ≈ 4,448 222 N ≈ 444 822 dyn ≈ 0,453 59 kp ≡ gn × 1 lb ≈ 32,174 pdl
1 pdl ≈ 0,138 255 N ≈ 13 825 dyn ≈ 0,014 098 kp ≈ 0,031 081 lbf ≡ 1 lb·ft·s−2
En todas las unidades gravitacionales se utiliza el valor de la gravedad estándar (gn = 9,806 65 m/s²) empleado en la definición oficial del kilogramo-fuerza.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Real Academia Española. «newton». Diccionario de la lengua española (23.ª edición). Consultado el 21 de marzo de 2015.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 Oficina Internacional de Pesas y Medidas (2019). Le Système international d'unités / The International System of Units (en francés e inglés) (9.ª edición). Sèvres: BIPM. ISBN 978-92-822-2272-0.
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Bibliografía

Enlaces externos